Международная исследовательская группа раскрыла химический механизм того, как йод помогает формировать облака

Международная команда под руководством исследователей из Университета Колорадо в Боулдере раскрыла химический механизм, управляющий образованием частиц йода в атмосфере. Это показало, как этот элемент способствует увеличению облачного покрова и истощает молекулы в защитном озоновом слое Земли.

Исследование, проведенное в крупнейшей в мире лаборатории физики элементарных частиц CERN (Европейская организация по ядерным исследованиям), опубликовано в журнале Nature Chemistry. Это первый эксперимент в мире, продемонстрировавший механизм образования газофазной формы йода — йодной кислоты. Результаты указывают на её значительную роль в формировании атмосферных частиц. Это особенно актуально, поскольку уровень атмосферного йода в мире растет и сейчас в три раза превышает показатели 70-летней давности.

"Эта работа устанавливает связь между источниками йода, тем, как он попадает в атмосферу, и образованием частиц, которые впоследствии, разрастаясь, становятся зародышами облаков", — сказал Райнер Фолькамер, соавтор статьи, профессор химии в CU Boulder. — "Такой связи раньше не существовало, и теперь мы установили её на молекулярном уровне".

Большая часть атмосферного йода поступает из океана. Его трёхкратный рост за последние 70 лет связан с антропогенным загрязнением воздуха: вредный приземный озон, реагируя с океаническим йодидом, высвобождает летучие газообразные соединения йода в атмосферу.

Для изучения этого механизма команда использовала эксперимент CLOUD в CERN, который позволяет в контролируемых лабораторных условиях наблюдать формирование аэрозолей и облаков. Учёные смогли точно собрать данные о химических реакциях йода, которые приводят к образованию и росту частиц. Результаты лабораторных экспериментов были подтверждены измерениями в реальной атмосфере на обсерватории Майдо на острове Реюньон в Индийском океане.

Исследователи обнаружили, что, в отличие от других элементов, таких как сера, йоду не нужна помощь других молекул для формирования атмосферных частиц, и этот процесс очень эффективен. Поэтому образование частиц из йодной кислоты может происходить по всей атмосфере, а не только в прибрежных "горячих точках". Кроме того, один атом йода может катализировать этот процесс многократно, усиливая его влияние — будь то разрушение озона или увеличение облачности.

По мере того как деятельность человека увеличивает концентрацию йода в атмосфере, его кратковременное воздействие может иметь долгосрочные последствия. Таяние морского льда в Арктике может привести к выбросу большего количества йода, увеличению облачности и усилению потепления в регионе.